1、11.7 吸附大纲要求：熟悉吸附的技术和方法，了解主要吸附剂的性能和影响因素吸附：溶液中的物质由一相向某种适宜的另一相界面上积累的过程。在废水处理中，用吸附作用来去除废水中的污染物质时，一般都是通过固液界面的吸附来实现的，具吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。1.7.1 吸附原理吸附是一种在两相界面上发生的表面现象，与物质表面张力和表面能的变化有关，符合热力学第二定律，可用吉布斯方程式表示： dcRTC式中，若某溶质能降低溶液的表面张力，即 为负值， 为正值，产生正吸附，若某dc溶质能增加溶液的表面张力，则 为正值， 为负值，产生负吸附，称为解吸。dc1.7.2 吸附的类型物理吸附：特点是吸附
2、热较小，低温就能进行，吸附是可逆的，吸附基本没有选择性。化学吸附：特点是吸附热较大一般在较高温度下进行；当化学键力大时，吸附是不可逆的；吸附有选择性，一种吸附剂只对某种或几种吸附质发生化学吸附。离子交换吸附：水处理中，吸附往往是由上述 3 种吸附综合作用的结果，但由于吸附质和吸附剂的不同以及其他因素的影响，可能某种吸附是主要的。1.7.3 吸附等温线在温度一定的条件下，吸附容量随吸附质平衡浓度的增大而提高，吸附容量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线。常见的吸附等温线有型和型两种类型。型吸附等温线与朗格谬尔和弗兰德利希吸附等温式相对应，型吸附等温线与 BET 等温式相对应。应理解这几个公式，并
3、掌握公式中各参数的计算过程。1.7.4 吸附速率吸附速率是指单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质质量。吸附速率越快，吸附质与吸附剂接触时间就越短，所需的吸附设备容积也就越小。吸附速率取决于吸附质的传质过程，对于多孔吸附剂，传质分为以下三步：吸附质从溶液主体扩散到吸附剂外表面，这是吸附质透过吸附剂表面液膜的传质简称外扩散；吸附质由吸附剂颗粒的外表面，经颗粒内的细孔扩散到颗粒的内表面，简称内扩散；吸附质在吸附剂的表面上被吸附。1.7.5 常用吸附剂及影响吸附的主要因素常用吸附剂活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质酸、焦炭、木炭、木屑、炉渣和粉煤灰等，应用较多的是活性炭。活性
4、炭的特性活性炭的比表面积和孔隙结构活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构。比表面积可达 5001700m 2/g，其中小孔容积一般为 0.150.9ml/g，表面积占比表面积的 95%以上，过渡孔容积一般为20.020.1ml/g，表面积占比表面积的 5%左右，而大孔容积一般为 0.20.5ml/g，表面积很小，只有 0.52m 2/g。活性炭的表面化学性质由于活性炭表面有OH 基等，所以具有一些极性。影响活性炭吸附的主要因素活性炭吸附剂的性质其表面积越大，吸附能力就越强； 活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对
5、吸附也有很大的影响。吸附质的性质取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等废水 PH 值活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。PH 值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。共存物质共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差温度温度对活性炭的吸附影响较小接触时间应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。1.7.6 吸附操作方式静态吸附适用于处理水量小或吸附剂性质特殊的情况下动态吸附废水在流动时进行的吸附为动态吸附，其工艺可分为固定床、移动床、流化床三种。固定床：
6、在水处理工艺中常用。由于处理水量、原水水质和处理出水水质指标的不同，工程中可采用单床、多床串联和多床并联等三种操作方式。移动床和流化床在废水处理中应用较少。1.7.7 吸附床的设计吸附试验确定吸附容量试验主要是确定吸附容量公式中各参数关系并求出相应的吸附等温线。确定吸附速率试验测定不同时间水样中溶质浓度，直到浓度不再变化为止，根据数据求出吸附速率。装置试验选用直径为 100150mm、高为 1.52.5m 的吸附柱装置，吸附剂层厚度约 1.01.5m。可进行多床串联试验，并绘制穿透曲线，利用此曲线确定使吸附容量得以充分利用的吸附操作方式。主要设计参数包括吸附塔直径（13.5m） 、充填层厚度（
7、310m） 、充填层与塔径之比（1：14：1） 、活性炭粒径（0.52.0mm） 、接触时间（1050min） 、容积线速度、过滤线速度(升流式：925m/h，降流式：712m/h)、反冲洗线速度、反冲洗时间（38min） 、反冲洗周期（872h） 、反冲洗膨胀率等。1.7.8 活性炭吸附法在水处理中的应用广泛应用于在城市污水处理、饮用水及工业废水处理。城市污水处理废水中的一些有机物是难于为微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其3产品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物，经生化处理后很难达到对排放要求较高的水体中排放的标准，也严重影响废水的回用，因此需要深度
8、处理。由于活性炭对有机物的吸附能力大，在废水深度处理中得到广泛的应用，具有以下优点：处理程度高，城市污水用活性炭进行深度处理后，BOD 可降低 99%，TOC 可降到13mg/L 。应用范围广，对废水中绝大多数有机物都有效，包括微生物难于降解的有机物。适应性强，对水量及有机物负荷的变动有较强的适应性能，可得到稳定的处理效果。粒状炭可进行再生重复使用，被吸附的有机物在再生过程中被烧掉，不产生污泥。可回收有用物质，例如用活性炭处理含酚废水，用碱再生吸附饱和的活性炭，可以回收酚钠盐。设备紧凑、管理方便。饮用水深度处理中的应用活性炭吸附是建立在常规给水处理基础上，一般设置在砂过滤之后，也可与砂滤料组成
9、双层滤料过滤或以活性炭过滤代替砂过滤。在利用活性炭吸附进行饮用水深度处理的过程中，发现在活性炭滤料上生长有大量的微生物，使出水水质提高且再生延长，于是发展了一种经济有效的去除水中的微污染物质的生物活性炭工艺，流程为原水（加入混凝剂）澄清过滤（加入臭氧）再利用活性炭吸附，最后是出水。工业废水处理中的应用很多工业废水很难或不能采用生化处理，采用其他方法时，有的不能达到排放标准，或运行费用较高，或操作较麻烦等，例如有毒的有机化合物和某些金属及其化合物等。工程实践表明，活性炭对这些物质有很强的吸附能力。例如：某染料厂排放废水量为 320m3/d，主要污染物二硝基氯苯为 10001200mg/L ，酸（
10、以硫酸计）0.5% ，工艺流程为：先进入调节池（5060 摄氏度） ，冷却沉降后进入废水池（3040 摄氏度） ，再用固定床式吸附塔进行吸附，经石灰石膨胀中和滤池后排放，其中冷却沉降的结晶二硝基氯苯可以回收。吸附塔的工艺参数：滤速 1415m/h；接触时间 0.25h，采用二塔串联，一塔备用，塔径 900mm，塔高 5m，每塔装活性炭 2.0m3，重 1.09t，装炭高度 3.2m，经处理后，吸附塔进水二硝基氯苯为 700mg/L，出水为 5mg/L，PH 值大于 6，达到排放标准。关于吸附的某一题目为：吸附质与吸附剂之间由于分子间力（范德华力）而产生的吸附为（） ，A 树脂吸附，B 交换吸附
11、，C 等温吸附，D 物理吸附，正确答案是 D。1.8 离子交换大纲要求：熟悉离子交换的技术和方法，了解主要离子交换剂的性能离子交换法在水的软化和除盐中早已获得广泛的应用，目前已应用在回收和处理工业废水中的有毒物质方面。1.8.1 离子交换的基本原理水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型；按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等；按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。离子交换树脂的构造是由空间网状结构骨架（即母体）与附属
12、在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成两部分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，4构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。基本性能外观呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等， 交联度指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理中树脂的交联度为 7%10%。含水率指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为 50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。溶胀性指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说，
13、交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大；树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。密度分为干真密度、湿真密度和湿视密度交换容量是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容量。有效 PH 范围由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的 PH 值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。选择性即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类
14、型有关外，还与水中湿度和离子浓度有关。离子交换平衡离子交换反应是可逆反应，服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡，其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。离子交换速率主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。其他性能：如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水，机械强度用年损耗百分数表示，一般要求小于 3%7%/年。另外，温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降，阳离子比阴离子耐热性能好，盐型比酸碱型耐热好。树脂层离子交换过程以离子交换柱中装填钠型树脂，从上而
15、下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例，以交换柱的深度为横坐标，以树脂的饱和度为纵坐标，可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言，树脂层的变化可分为三个阶段。1.8.2 离子交换装置运行方式离子交换装置按运行方式不同，分为固定床和连续床固定床的构造与压力滤罐相似，是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行，根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的位置的不同，可分为单层床、双层床和混合床。单层床是在离子交换器中只装填一种树脂，如果装填的是阳树脂，称为阳床；如果装填5的是阴树脂，称为阴床。双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂，由于
16、强、弱两种树脂密度的不同，密度小的弱型树脂在上，密度大的强型树脂在下，在交换器内形成上下两层。混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂，由于阴、阳树脂混杂，因此原水流经树脂层时，阴、阳两种离子同时被树脂所吸附，其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低，有利于交换反应进行的彻底，使得出水水质大大提高。但其缺点是再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术，保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。根据固定床原水与再生液的流动方向，又分为两种形式，原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的，称为顺流再生固定床，原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定床。顺流再生固定床的
17、构造简单，运行方便，但存在几个缺点：在通常生产条件下，即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值，再生效果也不太理想；树脂层上部再生程度高，而下部再生程度差；工作期间，原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附，置换出来的反离子随水流流经底层时，与未再生好的树脂起逆交换反应，上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子，作为泄漏离子出现在本周期的出水中，所以出水剩余被去除的离子较大；而到了了工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，交换能力低，难以吸附原水中所有被去除的离子，出水提前超出规定，导致交换器过早地失效，降低了工作效率。因此，顺流再生固定床只选用于设备出水较小，原水被去除的离子和含盐量较低的场合。逆流
18、再固定床的再生有两种操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以弥补顺流再生的缺点，而且出水质量显著提高，原水水质适用范围扩大，对于硬度较高的水，仍能保证出水水质，所以目前采用该法较多。总起来说，固定床有出水水质好等优点，但固定床离子交换器存在三个缺点：一是树脂交换容量利用率低，二是在同设备中进行产水和再生工序，生产不连续，三是树脂中的树脂交换能力使用不均匀，上层的饱和程度高，下层的低。为克服固定床的缺点，开发出了连续式离子交换设备，即连续床。连续床又分为移动床和流动床移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内，而是处于一种连续的循环运动过程中，树脂用量可减少三分之一至二分
19、之一，设备单位容积的处理水量还可得到提高，如双塔移动床系统和三塔移动床系统。流动床是运行完全连续的离子交换系统，但其操作管理复杂，废水处理中较少应用。1.8.3 离子交换工艺的设计进水预处理废水成分复杂，应进行预处理，目的是保障反应器中离子交换树脂交换容量充分得以发挥，并有效延长使用寿命。预处理的对象包括进水的水温、PH 值、悬浮物、油类、有机物、引起树脂中毒的高价离子和氧化剂等。树脂的选用选择树脂时应考虑交换容量、进水水质和离子交换器的运行方式等，选择合适的树脂。例如考虑进水水质时，对于只需去除进水中吸附交换能力较强的阳离子，可选用弱酸型树脂，若需去除的阳离子的吸附交换能力较弱，只能选用强酸
20、型阳离子树脂。考虑离子交换器的运行方式时，移动床和流动床要选用耐磨、高机械强度的树脂。对于混床，要选用湿真密度相差较大的阴、阳树脂。另外，不同树脂的交换容量有差异，而同一种树脂的交换容量还受所处理废水的悬浮物、油类、高价金属离子等影响。掌握工艺设计参数1.8.4 离子交换法在水处理中的应用离子交换法目前废水处理中得到了广泛应用，例如用于含铬废水的处理6对于废水，经预处理后，可用阳树脂去除三价铬和其他阳离子，用阳树脂去除六价铬，并可回收铬酸，实现废水在生产中的循环使用。含锌废水的处理化纤厂纺丝车间的酸性废水主要含有硫酸锌、硫酸和硫酸钠等，用钠离子型阳树脂交换其中的锌离子，用芒硝再生失效的树脂，即
21、可得到硫酸锌的浓缩液。电镀含氰废水的处理阴树脂对络合氰（即氰与金属离子的络合物）的结合力大，所以利用阴离子交换树脂能消除氰化物以及重金属离子的污染，并将其回收利用。有机废水的处理如洗涤烟草的过程中产生的含有烟碱的废水，可以用阳树脂回收后作为杀虫剂。用于水的软化处理例如利用钠离子交换软化法可以去除水中的硬度。水的除盐分复床除盐和混合床除盐等系统。复床是指阳、离子交换器串联使用，常用的系统有强酸-脱气-强碱系统，强酸-弱碱-脱气系统以及强酸-脱气-弱碱-强碱系统等。混合床除盐具有水质稳定、间断运行影响小、失效终点分明等特点。关于离子交换今年考的题目是关于离子交换树脂的选择，题目内容是：在强酸阳离子
22、树脂交换次序中哪一项是正确的，这样的题从 76 页各种树脂对离子的选择性顺序中可以选出正确答案。另外，某一道目内容是：按“交换、反洗、清洗、再生”进行编号，离子交换工艺过程的顺序是：A ，B，C，D，从教材内容可知顺序是交换、反洗、再生、清洗，答案应选 B。1.9 膜分离大纲要求：熟悉膜分离的技术和方法，了解膜及膜组件的分类和性能1.9.1 膜分离法的原理及分类膜：能够把流体相分隔为互不相通的两部分，这两部分之间能存在“传质”的薄的物质。膜的特征：一是无论厚度多少都必须有两个界面，两个界面分别与两侧流体相接触，二是要具有选择透过性，可允许一侧流体中一种或几种物质通过，而不允许其他物质通过。膜分
23、离：利用膜的选择透过性能将离子或分子或某些微粒从水中分离出来的过程。用膜分离溶液时，使溶质通过膜的方法称为渗析，使溶剂通过膜的方法称为渗透。膜分离的特点： 根据溶质或溶剂透过膜的推动力和膜种类不同，水处理中膜分离法通常可以分为：电渗析、反渗透、超滤、微滤。1.9.2 电渗析原理：在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性（即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过） ，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。原理是：在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳
24、极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子7浓度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。例如，用电渗析方法处理含镍废水，在直流电场作用下，废水中的硫酸根离子向正极迁移，由于离子交换膜具有选择透过性，淡水室的硫酸根离子透过阴膜进入浓水室，但浓水室内的硫酸根离子不能透过阳膜而留在浓水室内；镍离子向负极迁移，并通过阳膜进入浓水室，浓水室内的镍离子不能透过阴膜而留在浓水室中。这样浓水室
25、因硫酸根离子、镍离子不断进入而使这两种离子的浓度不断增高；淡水室由于这两种离子不断向外迁移，浓度降低。离子迁移的结果是把电渗析器的两个电极之间隔室变成了溶液浓度不同的浓室和淡室。浓水系统是一个溶液浓缩系统，而淡水系统是一个净化系统。用电渗析法回收镍时，以硫酸钠溶液作为电极液，硫酸钠可减轻铅电极的腐蚀，浓水回用于镀槽，淡水用于清洗镀件。离子交换膜和电渗析装置离子交换膜（是电渗析的关键部件，其性能影响电渗析器的离子迁移效率、能耗、抗污染能力和使用期限等。 ）电渗析离子交换膜的分类：按膜结构分为：异相膜、均相膜和半均相膜。按膜上活性基团不同分为：阳膜、阴膜和特种膜。按膜材料不同分为：有机膜和无机膜。
26、电渗析装置电渗析器的构造包括压板、电极托板、电极、极框、阴膜、浓水隔板、淡水隔板等部件。将这些部件按一定顺序组装并压紧，组成一定形式的电渗析器。电渗析器的辅助设备还包括水泵、整流器等，组成了电渗析装置。电渗析器运行的工艺参数电流效率电渗析析器运行时实际除盐量与理论除盐量之比称为电渗析器的电流效率。电流密度与极化现象电渗析器工作时，单位膜面积上通过的电流称为电流密度。运行时，当电流密度达到一定值时，界面层离子的迁移速度远低于膜内离子迁移速度，迫使膜界面处水分子发生电离，依靠氢离子和氢氧根离子来传递电流，这种膜界面现象称为浓差极化，此时的电流密度称为极限电流密度。极化包括浓差极化和电极极化。极化发
27、生后在阳膜淡室的一侧富集着过量的氢氧根离子，阳膜浓室的一侧富集着过量的氢离子；而在阴膜淡室的一侧富集着过量的氢离子，阴膜浓室的一侧富集着过量的氢氧根离子。由于浓室中离子浓度高，则在浓室阴膜的一侧发生碳酸钙等沉淀，从而增加膜电阻，加大电能消耗，减小膜的有效面积，降低出水水质，影响正常运行。处理废水的电渗析器的特点目前电渗析在海水或苦咸水淡化和某些工业用水的精制等应用中都已有大型装置投入生产性运行，而在废水处理中的应用还相对较少，应注意以下三点：在给水处理中应用的电渗析器，只回收淡水和只关注淡水水质，水的回收率一般为50%70% ；而应用电渗析处理废水时，有时淡水和浓水均可回收利用，水的回收率高，
28、有时浓水的利用价值高于淡水。在给水处理中应用的电渗析器只含有阳膜和阴膜，并以膜对的形式存在，而在废水处理中，电渗透析器用膜的种类较多，有阳膜、阳膜、中性膜和复合膜等，根据处理对象组成和处理目的的不同而有不同的膜组合形式。在给水处理中，关注电渗析电极反应多半是为了防止电极反应的负面影响，而在废水处理中，有时是利用电极反应来达到处理废水和回收有用物质的目的。8电渗析在废水处理中的应用电镀废水中含有铜、锌、镍等重金属和氰化物，未经处理而直接排放，会污染环境，目前已经许多电镀车间应用电渗析处理电镀废水取得了较好的效果，既回收了重金属，又使水的重复利用率有较大的提高。电渗析器工艺设计目前，电渗析器有系列
29、产品规格，可根据淡水产量与处理要求确定合理的设计参数，选用所需电渗析器的台数以及并联或串联的组装方式。1.9.3 反渗透原理用膜法分离溶液时，使溶剂通过膜的方法称为渗透。水通过膜由稀溶液进入浓溶液的过程称为自然渗透。在浓溶液一侧施加压力，使浓溶液中的水通过膜进入称溶液的过程称为反渗透。目前的反渗透膜的传质机理有：溶解扩散理论、优先吸附毛细孔流理论和氢键理论。反渗透膜及反渗透装置反渗透膜结构：是一种只允许水分子通过的半透膜，厚度一般为 100200 钠米，具有不对称的断面结构，主要包括三层：表面致密层，孔径约 810 埃，厚度约为 110 微米，脱盐主要在这一层，另一面为多孔支撑层，结构疏松，孔
30、径约 10004000 埃，两者之间为中间过渡层，孔径约 200 埃。性能：反渗透分离的关键是要求反渗透膜具有较高的透水速度和脱盐性能，则反渗透膜所应具有的性能为：单位膜面积的透水速度快，脱盐率高；机械强度好；化学稳定性好，耐酸碱、耐高温和微生物的侵蚀，耐污染；使用寿命长，性能衰降小，原料充沛，价格低，制膜工艺较简单。分类：按材料分为：纤维素膜和非纤维素膜。按结构分为：不对称膜和复合膜。按外形分为：膜片和中空纤维。水处理中常用以下膜：反渗透装置：有板框式、管式、卷式、中空纤维式、盘式或碟式等。板框式反渗透器优点：装置牢固，能承受高压。缺点：液流状态差，易形成浓差极化，设备费用及占地面积大。管式
31、反渗透器优点：进水流动状态好，易安装，易清洗，易拆换。缺点：单位面积内的体积很小，占地面积较大。卷式反渗透器优点：单位体积内的膜装载面积大，进水流动状态好，结构紧凑。缺点：进水预处理要求严格，否则易堵塞。中空纤维式反渗透器：优点：在单位体积内的膜装载面积大，无须承压材料，结构紧凑。缺点：容易堵塞，清洗困难，对进水的预处理要求最严，污染指数要求3。反渗透处理的工艺参数原液状态参数：包括总含盐量、各组分含量、pH 值、温度、悬浮物、黏度和微生物量等。膜性能参数：包括膜的脱盐性能、机械强度、pH 值稳定范围和耐热性等。化学工程参数：包括产水量、产水水质、操作压力、原液流速、膜清洗、膜更换和能耗等。9
32、反渗透在废水处理中的应用目前反渗透已应用在处理电镀废水（镀镍、镀铬废水） 、食品加工废水、制糖废水、水产品加工废水以及某些污水的深度处理等。反渗透法对高价重金属离子有良好的脱除效果，可以回收废液中几乎全部的重金属，而且还可将水回收利用。反渗透法处理工艺的特点优点：分离过程不需加热、无相变、耗能较少，设备体积少，操作简单，适用性强等。缺点：需在高压下运行，需配备高压泵和耐高压的管路；反渗透膜分离装置对进水指标有较高的要求，易产生膜污染，需定期对膜进行清洗。1.9.4 超滤原理超滤又称超过滤，用于截留水中胶体大小的颗粒，而水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤的机理是：由膜表面机械筛分、膜孔阻滞和膜表
33、面及膜孔吸附的综合效应，以筛滤为主。超滤膜与超滤装置超滤膜的种类：常用的超滤膜有：醋酸纤维素膜，聚砜膜，聚酰胺膜超滤装置：主要有板框式、管式、卷式和中空纤维式等，与反渗透装置类似。板框式超滤装置优点：装置牢固，适合在广泛的压力范围内工作；流道间隙大小可调，原水流道不易被杂物堵塞；具有可拆性，清洗方便；通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量。缺点：装置较笨重；单位体积内的有效膜面积较小；膜的强度要求较高，一般做在无纺布上，以增强膜的机械性能。管式超滤装置优点：原液流道截留面积较大，不易堵塞；膜面的清洗比较容易，可化学清洗或擦洗。缺点：单位体积内膜的充填密度较低，占地面积大；膜管的弯头及连接件多，
34、设备安装费时。卷式超滤装置优点：单位体积内的有效膜面积较大，水在膜表面流动状态比较好，结构紧凑，占地面积较小。缺点：进水预处理要求严格，对所用的膜强度要求较高，使用过程中，一旦发现膜破损须更换新的膜元件。中空纤维式超滤装置：优点：单位体积内有效膜面积最大，工作效率最高，占地面积小。中空纤维无须支撑物。缺点：膜的清洗较困难，只能用水力冲洗或化学清洗，不能用机械清洗，另外，中空纤维膜损坏后要更换整个组件。超滤工艺参数主要参数有膜通量、膜清洗和膜寿命。在操作压力为 0.110.6Mpa，温度小于 60时，超滤膜的膜通量以 1500L/m 2h 为宜。影响膜通量的因素有：进水流速、操作压力、温度、进水
35、浓度和原水预处理等。膜必须定期清洗，以延长膜的寿命，正常使用的膜的寿命为 1218 个月。超滤在废水处理中的应用目前已应用在汽车制造行业喷漆废水、金属加工废水以及食品工业废水的处理及有用物质的回收。1.9.5 微滤原理是一种以压力为推动力，以膜的截留作用为机理的过滤技术，可以阻止水中的悬浮物、微粒和细菌等大于膜孔径的杂质。其作用属于筛分过程。10微滤膜和微滤装置微滤膜微滤膜有多种类型，按膜表面的化学特性可分为疏水膜和亲水膜，按结构可分为对称膜和非对称膜，按材料可分为有机高分子膜和无机膜，根据膜孔的结构，可分为筛网型微孔滤膜和深度型微孔滤膜。微孔滤膜过滤器主要有平板式和折叠式。平板式常用于中等液
36、量的过滤，以去除微粒和细菌等杂质。折叠式适合大、中型水处理工程使用。微滤的应用可用于以下的水处理电子行业：在电子工业纯水制备中主要的作用有两方面：一是在反渗透或电渗析前作为前置过滤器，用以去除细小的悬浮物，二是在阴、阳或混合交换柱后作为最后一级终端过滤装置，以滤除树脂碎片或细菌等杂质。医药卫生行业：可以经济方便地去除水中的细菌微生物和悬浮物，分离病毒、细菌、胶体及悬浮微粒，以得到无菌液体。水处理：处理城市污水和工业废水，可产出不同用途的再生水，若用于食品、酿酒业及软饮料工业中可有效地脱除水中的酵母、霉菌以及其他微生物。海水淡化：可用于海水的预处理，去除海水中的悬浮物、颗粒以及大分子有机物，为反
37、渗透提供原料水。油田采出水处理：采用聚丙烯中空纤维微滤装置可以去除油田采出水中的杂质，以达到回灌水的要求。微滤法的特性：具有以下特性：孔径较均匀，过滤精度高；孔隙率高，过滤速度快；膜很薄，吸附容量小；无介质脱落，保证滤液洁净；滤膜的品种多，应用面广；过滤过程中无浓缩水排放。膜分离的内容较多，其出题的内容和形式也有可能多种多样，例如：题目内容是：膜可以是（） ，四个选项 A 固态、液态或气态，B 对称的或非对称的，C 酸性的或碱性的，D 中性的或带电的。从本节关于膜的有关内容可知，膜可是酸性的或碱性的，所以 C 正确。另一道关于超滤的题目是：超滤的推动力是（） ，四个选项是，A 浓度差，B 电位
38、差，C 压力差，D 重力差，从前面所讲的超滤的内容有这么一句话：在操作压力为 0.110.6Mpa，温度小于 60时，超滤膜的膜通量以 1500L/m 2h 为宜，由此可知，超滤是在一定操作压力下进行的，所以超滤的推动力为压力差，答案选 C。1.11 化学沉淀大纲要求：熟悉化学沉淀的技术和方法1.11.1 化学沉淀的基本原理化学沉淀法指的是向工业废水中投加某种化学物质，使其和废水中溶解物质发生反应并生成难溶盐沉淀，从而去除废水中该溶解性物质的方法。可以用于处理含金属离子和某些阴离子的工业废水。一般采用氢氧化物、硫化物和碳酸盐等作为沉淀剂。1.11.2 氢氧化物沉淀法大多数金属的氢氧化物在水中的
39、溶度积很小，因此可以利用向水中投加某种化学药剂使水中金属阳离子生成氢氧化物沉淀而被去除。氢氧化物沉淀法最经济的化学药剂是石灰，一般适用于不准备回收重金属的低浓度废水处理。例如：某矿山废水含铜 83.4mg/L,总铁 1260 mg/L，二价铁 10 mg/L，pH 值为 2.23，沉淀剂采用石灰乳，其处理过程为：废水与石灰乳在混合池内混合后进入一级沉淀池，控制，11使铁先沉淀，然后加入石灰乳，控制 pH 值 7.58.5 范围，使铜沉淀。废水经二级化学沉淀后，出水可达到排放标准，沉淀过程中产生的铁渣和铜渣可回收利用。1.11.3 硫化物沉淀法许多金属能形成硫化物沉淀，大多数金属硫化物的溶解度一
40、般比其氢氧化物的要小很多，采用硫化物作沉淀剂可使废水中的金属得到更完全地去除。但是，由于硫化物沉淀法处理费用较高，且硫化物固液分离困难，常需投加凝聚剂，因此，此法的应用不太广泛，有时作为氢氧化物沉淀法的补充法。常用沉淀剂为硫化氢、硫化钠和硫化钾等。1.11.4 碳酸盐沉淀法锌和铅等金属离子的碳酸盐的溶度积较小，可投加碳酸钠到高浓度的含锌或含铅废水中，形成锌或铅的碳酸盐沉淀，从而回收重金属。1.11.5 其他沉淀处理法钡盐沉淀法主要用于含六价铬的废水处理，而铁氧体沉淀法则用于金属废水的处理与回收利用，其原理是向废水中投加适量的硫酸亚铁，加碱中和后，通入热空气使废水中各种金属离子形成具有磁性的复合
41、金属的氧化物，即铁氧体，其特点是易沉淀分离。1.11.6 化学沉淀法处理废水碱性锌酸盐镀锌废水处理碱性锌酸盐镀锌工艺应用比较广泛。锌的氢氧化物兼有弱碱性和弱酸性，氢氧化锌不溶于水，但由于呈两性，在强酸或强碱中都能溶解。其处理工艺为：在反应池中用硫酸将废水的 pH 值调 8.59.0，废水的锌很快转化为氢氧化锌白色沉淀，而分离出的氢氧化锌再遇到氢氧化钠溶液又溶解，可返回到镀槽再利用。硫化物沉淀法处理重金属废水例如某化工厂需去除所排废液中的铅和镉污染，将含铅和镉废水调至微酸性，以符合质量要求的硫化锰固体为沉淀剂，通过反应生硫化铅和硫化镉沉淀，用过滤法去除沉淀物后，将滤液蒸发和结晶，可获得工厂制备氯化锰和硫酸锰的原料。关于化学沉淀法的某一道题目为：1973 年日本电器公司首先提出了一种污水净化方法，主要用于处理含重金属离子的废水，该方法是（） ，四个选项为，A 铁氧体沉淀法，B 碳酸盐沉淀法，C 氢氧化物沉淀法，D 硫化物沉淀法。正确答案应该是 A 铁氧体沉淀法，主要用于金属废水的处理与回收利用，其原理是向废水中投加适量的硫酸亚铁，加碱中和后，通入热空气使废水中各种金属离子形成具有磁性的复合金属的氧化物，即铁氧体，从而产生沉淀后分离。
